Способ определения живого сечения решетки работающего аппарата кипящего слоя

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

IuI877291

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свмд-ву

<я)м. кл. (22) Заявлено 050779 (21)2790172/29-33 с присоедииениЕм заявки ¹(23) Приоритет—

F 27 В 15/10

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий

Опубликовано 30,1081, Бюллетень М40

Дата опубликования описания 301081 (53) УДК 66.041.

-2(088.8) Ю.П.Нехлебаев, В.М.Дементьев, В.В.Конев, Д.T. Áîíäàðåêêo и О.В.Зац (72) Авторы изобретения

1

1 ! с !

Донецкий научно-исследовательский институт „1черной металлургии 1 (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЕИВОГО СЕЧЕНИЯ РЕШЕТКИ

РАБОТАЮЩЕГО АППАРАТА КИПЯЩЕГО СЛОЯ

Изобретение относится к исследованию промышленных и лабораторных аппаратов кипящего слоя и может, быть использовано для определения живого сечения решеток работающих аппаратов кипящего слоя.

Известен способ определения живого сечения работающей решетки путем замера расхода по ее отверстиям тор- цовыми диафрагмами. Известный способ надежен и прост 1 ).

Однако укаэанный способ трудно осуществим на промышленных аппаратах кипящего слоя, имеющих 100-150 от.верстий, так как практически не возможно установить на каждом иэ них торцовую диафрагму, работающую при

750„100ООС.

Известен также способ определения живого сечения работающей решетки, заключающиися,в том, что перед пуском печи в работу определяется живое сечение сухой решетки 5п путем подсчета числа отверстий и замера пло\ щади кажцого иэ них. Печь запускают в работу. Определяют и поддерживают на постоянном уровне перепад давления "слой+решетка", расход ожижающей среды перед решеткой. По истечении

10 сут (времени, необходимого для проведения опыта) решетку освобождают, от материала, печь охлаждают и опре-. деляют Яисло отверстий не перекрытых материалом. Площадь этих отверстий и принимают за живое сечение работающей решетки(2).

Недостаток описанного способа состоит в том, что он черезвычайно трудоемок, требует остановки печи, соблюдения в течение 10 сут заданных величин перепадов давления и расхода ожижающей среды. Точность способа невелика, поскольку во время

15 удале*ия с решетки материала возможно освобождение от него и забитых отверстий.

Цель изобретения — снижение затрат труда путем упрощения и повышения точности определения живого сечения работающей решетки.

Поставленная цель достигается тем, 25 что замеряют расход ожижающей среды перед решеткой и перепад давления .

"слой+решетка", затем увеличивают расход ожижающей среды на 5-20% и повторно замеряют расход ожижающей

3р среды перед решеткой и перепад дав877291.

I %жБл я

О O У

2(2ьр,-Еьр ) %с а Р2 = Р 2 7 Рсл аурелg

К -P2-Р

Z+ = 20 =Z>

55 бО ления "слой+решетка" и определяют живое сечение решетки по формуле где So - живое сечение работающей решетки, м ;

- сечение аппарата перед решеткой, м2, - скорость ожижающей среды 10 перед решеткой до увеличения расхода ожижающей среды, м/с

M — скорость ожижающей среды.перед решеткой после увеличе- 15 ния расхода ожижающей среды, м/с

g p< - перепад давления "слой+решетка" до увеличения расхода ожижающей среды, .вод.ст. т. )др — перепад давления "слой+решетка" после увеличения расхода ожижающей среды, мм вод/ст, P — плотность ожижаюшей среды до решетки, кг/м, 25

7Π— коэффициент сопротивления сухой решетки, определенный по скорости в ее отверстиях..

Из опыта работы многозонных извест ково-обжигательных печей кипящего слоя:, 30 известно, что при завышенном, по сравнению с необходимым, живом сечении решетки зон подогрева часть ее отверстий забивается материалом. Через эти отверстия фильтруется поток 35 газа, несущий пыль извести. Эта пыль откладывается на частицах. Отверстия оказываются полностью перекрыты материалом. При увеличении расхода ожижающей среды отверстия не освобож- 4О даются от материала даже в том случае если промежуток между крупными частицами еще не забит пылью. Поэтому при увеличении расхода ожижающей среды на аппарат, а следовательно, и перед решеткой наблюдаемое увеличе- 45 ние сопротивления "слой+решетка" происходит только за счет увеличения сопротивления работающих отверстий решетки, поскольку сопротивление кипящего слоя не зависит от расхода 50 ожижающей среды. На основании этого можно записать суммарное сопротив. ление зоны, соответствующее расходу ожижающей среды, а

2аР„= ЛР +Z Ж р

СЛ1 Olq 2 74 где ЕдР - суммарное сопротивление слоя и решетки (зоны), мм вод./ст.

ЬРС„,) — сопротивление кипящего 4— слоя, мм Вод.сT ° — коэффициент сопротивления

4 решетки, подсчитанный по скорости ожижающей среды перед ней, Що - скорость ожижающей среды перед решеткой, определенная по известному расходу 6 м/с, — плотность ожижающей среды .перед решеткой, кг/м

Аналогичное уравнение можно записать для работы зоны при увеличении расхода ожижающей среды Я2=(1,051,2) Qq

Поскольку сопротивление слоя не зависит от расхода ожижающей.среды, то

При условии поддержания на прежнем уровне температуры ожижающей среды перед решеткой, т.е. выполнении условия Т =Т2, где Т вЂ” температура ожижающей среды, при ее расходе Qg, К, Т 2 - то же, при ее расходе Qg К, и учитывая незначительное изменение абсолютного давления ожижающей среды перед решеткой при изменении ее расхода, получают

Поскольку эа время проведения опыта, длительность которого не превышает 0,5 ч, геометрия работающих отверстий и их число не изменяется, то коэффициент сопротивления решетки при расходе ожижающей среды Qq, равен коэффициенту сопротивления решетки при расходе 92, т.е.

Учитывая условие (3) - (5 ) и вычитая из уравнения (2) уравнение (1) определим коэффициент сопротивления решетки 2 Р с(\, )Pi Ра Т Я 2

Q + - цa р

Отметим, что выполнение условия (4) о соблюдении равенства температуры расходов ожижающей среды 9g и Я и пренебрежение изменением абсолютного давления не является обязательным. Для случая Т1 Ф Т2, р 4 р, где р и р 2- соответственно абсолютное давление ожижающей среды при ее расходе Я и Q уравнение (б) принимает вид

2ьр - Еьр т,„=г

Ю р -Ф Pg

877291

10 где

0 3600. &д

Ц

О 3600 So

20

Sa ь=2о 8о... ЗБЖЯ

So с г(2ьр -Еьр„) 30

Бра о ра 2у

45 где

Q > 3600 5>

Найдем связь между коэффициентами сопротивления решетки Zq, определенным по скорости ожижающей среды до решетки, и Z определенным по скорости ожижающей среды в отверстии решетки. Для произвольно ,выбранного расхода ожижающей среды

Q можно записать ,ф/ 2 ьр,-z — -р 7 — сечение аппарата перед реIQeTKoA

5o — сечение отверстий решетки, через которые проходит ожижающая среда, м.

Откуда

Подставляя значение из уравнения (8) в уравнение (6), получают живое сечение работающей решетки S в виде

Способ определейия живого сечения работающей решетки осуществляется ,следующим образом. 35

На решетке до пуска аппарата в ход определяют суммарную площадь отверстий S и сечение аппарата перед

0 решеткой 5о. После пуска аппарата в ход но до набора на решетке слоя onI

40 ределяют общеизвестными методами коэффициент сопротивления сухой решетки Zo по формуле

Ч вЂ” расход ожижающей среды перед решеткой>при котором сонротив- ление решетки равно д рр м 9/ч, ® — суммарное сечение отверстий сухой решетки м, Π— плотность ожижающей среды передрешеткой, кг/м

На решетке набирают кипящий слой требуемого сопротивления (высоты ).

После установления стационарного ре- dO жима. работы слоя фиксируют величины расхода ожижающей среды перед, решеткой Ц, ее давления р, температуры Т и суммарный перепад давления "слой+решетка", затем произво- 5 дят увеличение расхода ожижающей среды на 5-20%, повторно фиксируют выше указанные параметры и, используя уравление (9), определяют ивое сечение работающей решетки 5

Полученное значение живого сечения работающей решетки So должно быть равно или меньше сечения сухой решетки, т.е. сс

Равенство этих величин соответствует правильно спроектированной решетке аппарата.

Способ можно осуществлять в любой момент работы аппарата. Для этого на работающем аппарате необходимо зафиксировать величины 9, Т» р43ьр, произвести увеличение расхода ожижающей среды на 5-20%, повторно зафиксировать упомянутые величины и произвести расчет .по уравнению (9) .

Увеличение расхода ожижающей среды на 5-20% для определения величиныЯа определяется воэможностью ее фиксации приборами с требуемой точностью, а также числом псевдоожижения, при Koтором работает слой. Например, для решетки зоны подогрева известково-обжигательной печи, имеющей перепад давления д р= 200400 мм вод.ст.,и при фиксации перепада давления Ч-образным манометром целесообразно производить увеличе- ние расхода ожижающей среды на 5%.

В этом случае сопротивление решетки при расходе Qz= 1,050 Qg, составляет 220-440 мм вод.ст., а погрешность определения величины Q6p ZAP„, равна

- оо=г%

440-40О где 2 — -погрешность в определении перепада давления Н-образным.манометром, мм вод.ст.

440- сопротивление слоя и решетки, при расходе Яу, мм вод. ст., 400- то же, при расходе Qg мм вод ст, При расчете принято, что аппарат работает при отношении д р/ др =1.

Из расчетов видно, что увеличение расхода 62 снижает погрешность замера. При 9».= 1,2 Qs эта величина составляет 1,14%. Повышение расхода Qg. сверх 1,2 Яд может приводить к уносу материала из слоя, поскольку аппараты кипящего слоя, как правило, работают с числом псевдоожижения, близким к критическому, обеспечивающему унос. Учитывая это обстоятельство и возможное изменение структуры слоя при повышенном расходе ожи.жающей среды Qg необходимо стремиться к минимально возможному увеличению расхода Q равному 1,05 Qq .

Предлагаемый способ применен при изучении условий работы решеток зон

877291

1О

Формула изобретения

0О

Составитель И.Иноземцева Техред A.ач Корректор Н. Швьщкая

Редактор И.Михеева

Заказ 9593/61 Тираж 661 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4. подогрева известково-обжигательной печи кипящего слоя производительностью 150 т извести в сутки, Изучается влияние отношения ДР „/йРРна процесс забивания решетки, имеющей площадь живого сечения 0,23 м . В слое ожижается известняк размером 3-10 мм.

Расход ожижающей среды перед решеткой составляет 12,5-15,3 тыс. нм /ч, температура 950 С. ,На чертеже изображен график Sg - > ?Ch /.< РР .

Из приведеннЬго графика с увеличением отношения сопротивления слоя к сопротивлению решетки живое сечение решетки увеличивается и при а ch /ь рр 5 5 = соп ь й1 т.е ° забивания отверстий не наблюдается.

Полученные данные позволяют выбрать живое сечение решеток зон подогрева известково-обжигательных печей, 2п работающих в сходных условиях;Проведение по предлагаемому способу серии эксперимейтов с изменением других переменных числа псевдоожижения, и т.д.) позволяет получить обобщенную зависимость для расчета решеток.

Способ определения живого сечения решетки работающего аппарата кипящего слоя, отличающийся тем, что, с целью снижения затрат труда путем упрощения и повышения точности определения живого сечения работающей решетки, замеряют расход ожижающей среды перед решеткой и перепад давления "слой+решетка", затем увеличивают расход ожижающей среды на 5-20% и повторно замеряют расход ожижающей среды перед решеткой и перепад давления "слой+решетка" и определяют живое сечение решетки по формуле

4 ХБП о а 1

2(Rap -2ьр1) где 5 — живое сечение работающей решетки, м, 5 - сечение аппарата перед решеткой, м

W — скорость ожижающей среды

Л перед решеткой до увеличения расхода ожижающей среды м/с

W — скорость ожижающей среды перед решеткой после увеличения расхода ожижающей среды, м/с, о — перепад давления "слой+реоЛ шетка до увеличения pacxoll да ожижающей среды, мм вод.ст. 26pg .— перепад давления "слой+решетка" после увеличения расхода ожижающей среды, мм вод.ст., 5 — плотность ожижаюшей среды. до решетки, кг/м о — коэффициент сопротивления сухой решетки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Псевдоожижение. Сборник. Под ред. И.Ф.Дэвидсона и Д.М.Харрисона, N. "Химия", 1974, с. 686.

2. Высокотемпературные эндотермические процессы в кипящем слое. Сборник, М., "Металлургия", вып. 7, 1968, с. 297.